第四章 调节阀

第四章调节阀•调节阀是过程控制系统的重要环节•调节阀包括执行机构和阀两部分•作用：接受调节器的控制信号调节管道中介质流量，实现对被调量的自动控制。•分类：气动、电动、液动•气动调节阀：压缩空气的能源，结构简单、可靠，维修方便，价格低廉，适用于防火防爆场所，因而广泛用于化工、冶金、船舶、石油、电力、轻纺等工业部门。§4.1气动调节阀的结构气动调节阀由执行机构和阀（阀体组件）两部分组成。有时在执行机构上装有阀门定位器、组成闭环，提高阀门灵敏度和定位的准确性。（见P67图4.1)一、气动执行机构薄膜式和活塞式两种，常见为薄膜式；信号压力增加，推杆向下移动称正作用，否则称为反作用（见P68图4.2）二、阀阀（或称阀体组件）是局部阻力可变的节流元件，由阀体、上阀盖、下阀盖和阀芯组成；按结构分为普通单、双座阀、角形阀、蝶阀、三通阀、隔膜阀等（图4.3)。单阀座应用广泛；流开阀和流关阀（图4.4).流开阀稳定性好，利于调节，多采用；阀芯有正装和反装两种形式（图4.5）；气开与气关式（图4.6）。三、阀门定位器1.工作原理（见图4.1）2.适用场合主要有：1）克服阀杆有较大摩擦力（如流过阀门的工艺流体易粘结阀门零件上）；2）提高控制精度；3）阀前后压差Δp1MPa（10kg/cm2），阀前压力P110MPa；4）提高阀的响应速度；5）Dg≥25mm单座阀；Dg≥100mm双阀座；6）用于改变调节阀的流量特性等。§4.2调节阀流量系数•流量系数C：在给定形程（开度）下，阀两端压差为0.1MPa(1kg/cm2),水密度为1g/cm3时，流经调节阀的水流量，单位用m3/h（每小时立方米）表示。•额定流量系数C100：阀全开时的流量系数，表示为C100。C100是阀流通能力的参数，由厂•家提供，如•表4.1所示。•例子：额定流量系数C100＝50的调节阀，表示当阀全开且两端压降为0.1MPa时，每小时流过50m3。•C的表达式.根据流体力学知不可压缩流体流过阀的流量其中A是与单位制有关的常数，F流通截面积（公称直径Dg决定的面积），ξυ为阀阻力系数，ρ为流体密度，P1、P2为阀前、后压力。由C的定义，令P1-P2=1kg/cm2,ρ=1g/cm3,有代入前式得用不同压降、介质密度和流量计算流量系数C的公式21PPAFQ/AFC/)(/21PPQC§4.3调节阀结构特性和流量特性一、结构特性1.指阀芯与阀座间流通面积与阀的开度间的关系。通常用相对量表示f=φ(l)式中f=F/F100为相对节流面积，l=L/L100为相对开度。2.四种阀芯的结构特性（见P76图4.13和4.14)二、调节阀的流量特性1.调节阀的流量特性指：流体流过阀门的流量与阀门开度间的关系，用相对量表为q=f(l)式中q=Q/Q100的相对流量。2.理想流量特性(调节阀前后压差不变Δp=常数)3.工作流量特性（1）串联管系工作流量特性（如图4.15所示）保持总压降ΣΔP不变，阀开度增加，流量增加，ΔP↓（如图4.16）全开的阀阻比定义为：调节阀全开时的压降ΔP100与系统总压降之比，式中ΣΔPe表示除阀外的总压降。（2）并联工作流量特性（自学）ePPPPPS100100100100§4.4气动调节阀选型一、调节阀结构形式的选择二、调节阀气开、气关形式的确定主要从安全考虑三、调节阀流量特性的选择1.从改善控制系统质量考虑2.从配管状况（S100大小）考虑。四、调节阀口径的确定步骤如下：1.确定主要数据包括正常流量Qn，正常阀压降ΔPn，正常阀阻比Sn，计算最大流量Qmax，n=Qmax/Qn≥1.252.求阀的流量系数式中Smax为Qmax时的阀阻比。3.阀C100的确定。C100≥Cmax并最接近Cmax。nnCSSnCmaxmax4.选定Dg和dg。5.调节阀相对开度的验算。调节阀工作时其相对开度应处于表4.7所列范围。6.调节阀可调比验算。串联管系中工作的调节阀按式验算，式中Ri＝Q100/Q0是阀压降恒定情况下的理想可调比，Rs是串联管系中实际可调比。100SRRis100SRRis